选修3-1静电应用及危害

1、静电静电的应用及危害的应用及危害重点：理解生活中常见的静电现象的实质及意义。难点：掌握静电现象发生的原理并尝试解释一些静电现象在生产生活中的应用。v所谓静电静电，就是一种处于静止状态的电荷或者说不流动的电荷（流动的电荷就形成了电流）。当电荷聚集在某个物体上或表面时就形成了静电，而电荷分为正电荷和负电荷两种，也就是说静电现象也分为两种即正静电和负静电。当正电荷聚集在某个物体上时就形成了正静电，当负电荷聚集在某个物体上时就形成了负静电，但无论是正静电还是负静电，当带静电物体接触零电位物体（接地物体）或与其有电位差的物体时都会发生电荷转移，就是我们日常见到火花放电现象。例如北方冬天天气干燥，人体容易

2、带上静电，当接触他人或金属导电体时就会出现放电现象。人会有触电的针刺感，夜间能看到火花，这是化纤衣物与人体摩擦人体带上正静电的原因。静电是宏观上暂时停留在某处的电。人在地毯或沙发上立起时，人体电压也可高1万多伏，而橡胶和塑料薄膜行业的静电更是可高达10多万伏。一、放电现象一、放电现象带电物体失去电荷的现象叫做放电带电物体失去电荷的现象叫做放电。放电现象放电现象火花放电火花放电接地放电接地放电1.火花放电火花放电v当电荷在物体上大量积累时当电荷在物体上大量积累时, ,在物体在物体周围会产生很强的电场，强大的电周围会产生很强的电场，强大的电场会想使它们之间的空气瞬间电离，场会想使它们之间的空气瞬间

3、电离，电荷通过电离的空气形成电流电荷通过电离的空气形成电流. .由于由于电流特别大电流特别大, ,产生大量的热产生大量的热, ,使空气使空气发声发光，产生电火花发声发光，产生电火花. .这种放电现这种放电现象叫象叫火花放电火花放电。2、接地放电、接地放电接地放电是指为了防止物体上过量积累电荷，而用导体与大地连接，把电荷接入大地时发生放电的现象。地球是良好的导体，如果用导线将带地球是良好的导体，如果用导线将带电导体与大地相连电导体与大地相连, ,电荷将从带电体电荷将从带电体流向地球流向地球, ,直到导体带电特别少直到导体带电特别少, ,可以可以认为它不再带电。这就是接地放电现认为它不再带电。这就

4、是接地放电现象。生产中和生活实际中往往要避免象。生产中和生活实际中往往要避免电荷的积累电荷的积累, ,这时接地是一项有效措这时接地是一项有效措施。施。 雷电是发生在雷雨云中的电学现象，雷雨云在雷电是发生在雷雨云中的电学现象，雷雨云在气象学里叫积雨云。只有发展成熟并伸展得很高的气象学里叫积雨云。只有发展成熟并伸展得很高的积雨云才有雷电现象出现。积雨云才有雷电现象出现。 在发展成熟的积雨云里，在发展成熟的积雨云里，正电荷集中在云的上部，负电荷集中在云的中下部，正电荷集中在云的上部，负电荷集中在云的中下部，但在云的底部，还有一个范围不大的带正电荷的区但在云的底部，还有一个范围不大的带正电荷的区域。域

5、。 在雷雨云的不同部位，聚集了两种不同极性的在雷雨云的不同部位，聚集了两种不同极性的电荷，当聚集的电荷达到一定的数量时，在云内不电荷，当聚集的电荷达到一定的数量时，在云内不同部位之间或云与地面之间就形成了很强的电场。同部位之间或云与地面之间就形成了很强的电场。这么强的电场，足以把云内外的大气层击穿，于是，这么强的电场，足以把云内外的大气层击穿，于是，在云与地面之间，或者云的不同部位之间，以及不在云与地面之间，或者云的不同部位之间，以及不同云块之间激发出耀眼的闪光，这就是同云块之间激发出耀眼的闪光，这就是闪电闪电。空气。空气受热突然膨胀发出巨响，叫做受热突然膨胀发出巨响，叫做雷声雷声。 闪电的放

6、电电流极大，会使建筑物遭受到严重的损失，这就是雷击，为了避免雷击，人们设计了避雷针。PS:雷电能使地球表面的生物免遭紫外线的危雷电能使地球表面的生物免遭紫外线的危害、可使空气中的细菌和微生物丧生、能为土害、可使空气中的细菌和微生物丧生、能为土壤制造出许多天然化肥。还会产生大量的臭氧，壤制造出许多天然化肥。还会产生大量的臭氧，大气中的臭氧层是地球上一切生物的保护伞，大气中的臭氧层是地球上一切生物的保护伞，能使地球表面的生物免遭紫外线的危害。能使地球表面的生物免遭紫外线的危害。 避雷针：避雷针：避雷针是针状金属物避雷针是针状金属物, ,装在建筑物的顶端装在建筑物的顶端, ,用粗导线与用粗导线与埋在

7、地下的金属板相连埋在地下的金属板相连, ,以保持以保持与大地的良好接触与大地的良好接触. .当带电云层当带电云层接近时，大地中的异种电荷被接近时，大地中的异种电荷被吸引到避雷针的尖端，并由于吸引到避雷针的尖端，并由于尖端放电而释放到空气中，与尖端放电而释放到空气中，与云层中的电荷中和，达到避雷云层中的电荷中和，达到避雷的目的的目的. . 尖端放电尖端放电 由于同种电荷相互排斥，导体上由于同种电荷相互排斥，导体上的静电荷总是分布在表面上而且一般的静电荷总是分布在表面上而且一般来说是分布不均匀的，来说是分布不均匀的，导体尖端的电导体尖端的电荷特别密集荷特别密集，所以尖端附近空气中的，所以尖端附近空

8、气中的电场特别强，使得空气中残存的少量电场特别强，使得空气中残存的少量离子加速运动。这些高速运动的离子离子加速运动。这些高速运动的离子撞击气体分子，使更多的分子电离，撞击气体分子，使更多的分子电离，这时空气成为导体，于是产生了这时空气成为导体，于是产生了尖端尖端放电现象放电现象。避雷针原理避雷针原理三、静电的应用和防止三、静电的应用和防止 应用：应用：1、静电除尘静电除尘2、静电喷漆静电喷漆3、静电复印静电复印(一一)、静电的应用、静电的应用（1）、静电除尘）、静电除尘静电的利用静电的利用静电除尘静电除尘v除尘原理：v高压电源的正级接到金属圆筒上，负极接到县挂在管心的金属线上，它们之间有很强的

9、电场，而且距管心的金属线越近，场强越大。因此，金属线附近的气体分子被强电场电离，成为电子和正离子。 在电场力的作用下，在电场力的作用下，正离子正离子被吸引到金属线上，得到被吸引到金属线上，得到电子而成为分子；电子而成为分子；电子向着金属圆筒正极运动的过程电子向着金属圆筒正极运动的过程中中，附在空气中的尘埃上，附在空气中的尘埃上，使尘埃带上负电使尘埃带上负电，并，并被吸被吸附到金属圆筒上附到金属圆筒上。尘埃积累到一定程度，。尘埃积累到一定程度，在重力作用在重力作用下落入下面的漏斗中下落入下面的漏斗中。此装置既可以清洁环境又可回。此装置既可以清洁环境又可回收尘埃中的收尘埃中的有有用物质。用物质。（

10、2）静电的利用）静电的利用静电喷漆静电喷漆雾化的油漆微粒在直流高压（8090kV）电场中带负电荷，在电场力作用下，油漆微粒飞向带正电荷的工件表面，形成漆膜，此过程称为静电喷漆。（3）静电的利用）静电的利用静电复印静电复印静电危害及控制静电危害及控制v静电力的不良后果静电力的不良后果v电视机的荧屏表面容易吸电视机的荧屏表面容易吸附灰尘，使图像的清晰度附灰尘，使图像的清晰度和亮度下降。和亮度下降。v混纺衣服上常出现不易拍混纺衣服上常出现不易拍掉的灰尘。掉的灰尘。v印刷厂里，纸页之间因静印刷厂里，纸页之间因静电而粘合，给印刷带来不电而粘合，给印刷带来不便。便。v制药厂时，因静电吸引尘制药厂时，因静电

11、吸引尘埃，使药品达不到标准纯埃，使药品达不到标准纯度。度。v静电火花引起的危害静电火花引起的危害v医院手术台上，静电火医院手术台上，静电火花会引起麻醉剂爆炸。花会引起麻醉剂爆炸。v煤矿里，静电火花会引煤矿里，静电火花会引起瓦斯爆炸。起瓦斯爆炸。v在航天工业里，静电放在航天工业里，静电放电会干扰航天器的运行，电会干扰航天器的运行，甚至会造成火箭和卫星甚至会造成火箭和卫星的发射失败。的发射失败。v在石化工业里，因静电在石化工业里，因静电放电引起的事故屡见不放电引起的事故屡见不鲜。鲜。1 1、静电的危害性、静电的危害性 “幽灵幽灵”防止静电危害的基本方法是什么？防止静电危害的基本方法是什么？ v尽快

12、地将静电导走，尽快地将静电导走，避免越积越多。避免越积越多。l油罐车上油罐的设计金属外壳弧线外形保持接地危险标志v对于体内积存静电较多的人，可以通过对于体内积存静电较多的人，可以通过“输出输出”的的方式将其消耗掉。方式将其消耗掉。 v在家里洒些水，不便弄湿地板的地方，放置一两盆在家里洒些水，不便弄湿地板的地方，放置一两盆清水，同样可以达到增加室内空气湿度的目的。室清水，同样可以达到增加室内空气湿度的目的。室内可用加湿器，摆放花草或在室内饲养观赏鱼。内可用加湿器，摆放花草或在室内饲养观赏鱼。v为避免静电击打，可用小金属器件（如钥匙）、棉为避免静电击打，可用小金属器件（如钥匙）、棉抹布等先碰触大门

13、、门把、水龙头、椅背、床栏等抹布等先碰触大门、门把、水龙头、椅背、床栏等消除静电，再用手触及。消除静电，再用手触及。v 电视机不能摆放在卧室。人们看电视时要打开窗电视机不能摆放在卧室。人们看电视时要打开窗户，同电视机保持户，同电视机保持2 23 3米距离，看完之后要洗脸、米距离，看完之后要洗脸、洗手。洗手。生活中防静电小知识生活中防静电小知识v雷暴来临时留在室内比处于室外安全；留在有防雷雷暴来临时留在室内比处于室外安全；留在有防雷设施的室内比无防雷设施的室内安全；站立于屋顶设施的室内比无防雷设施的室内安全；站立于屋顶最不安全。最不安全。v雷暴来临时当你处于空旷的田野或开阔地带时，应雷暴来临时当

14、你处于空旷的田野或开阔地带时，应尽快找有防雷设施的地方躲避；如果当时找不到躲尽快找有防雷设施的地方躲避；如果当时找不到躲避的地方，切记：处于低矮的地方比突出的高地更避的地方，切记：处于低矮的地方比突出的高地更安全。不能在山顶、山脊、田埂、土堆上行走或肩安全。不能在山顶、山脊、田埂、土堆上行走或肩扛长形工具和物件，不能靠近孤立的高大树木和烟扛长形工具和物件，不能靠近孤立的高大树木和烟囱类建筑物。囱类建筑物。避雷小知识避雷小知识 “你们知道吗，男孩遭雷击概率超过女孩。”防防雷雷知知识识措措施施人体都有静电场，静电场所产生的电压越高，越容易遭到雷击，男孩和女孩生理结构存在不同，导致其静电压存在一定差

15、异，一般来说男孩静电压1000，高于女孩的800，因此男孩遭雷击概率超过女孩。静电屏蔽静电屏蔽v如果将导体放在电场强度为E的外电场中，导体内的自由电子在电场力的作用下，会逆电场方向运动。这样，导体的负电荷分布在一边，正电荷分布在另一边，这就是静电感应现象。由于导体内电荷的重新分布，这些电荷在与外电场相反的方向形成另一电场，电场强度为E内。根据场强叠加原理，导体内的电场强度等于E外和E内的叠加，等大反向的电场叠加而互相抵消，使得导体内部总电场强度为零。当导体内部总电场强度为零时，导体内的自由电子不再定向移动。物理学中将导体中没有电荷移动的状态叫做静电平衡。处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处

16、为零。由此可推知，处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上。如果这个导体是中空的，当它达到静电平衡时，内部也将没有电场。这样，导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽。 设备的静电防护（静电屏蔽：法拉第笼）设备的静电防护（静电屏蔽：法拉第笼）法拉第笼（法拉第笼（Faraday Cage）是一个由）是一个由金属金属或者良导体形成的笼子。是以电磁学的奠基或者良导体形成的笼子。是以电磁学的奠基人、人、英国英国物理学家物理学家迈克尔迈克尔法拉第法拉第的姓氏命的姓氏命名的一种用于演示等电势、名的一种用于演示等电势、静电屏蔽静电屏蔽和高压和高压

17、带电作业原理的设备。它是由笼体、高压电带电作业原理的设备。它是由笼体、高压电源、电压显示器和控制部分组成，其笼体与源、电压显示器和控制部分组成，其笼体与大地连通，高压电源通过大地连通，高压电源通过限流电阻限流电阻将将10万伏万伏直流高压输送给放电杆，当放电杆尖端距笼直流高压输送给放电杆，当放电杆尖端距笼体体10厘米时，出现放厘米时，出现放电火花电火花，根据接地导体，根据接地导体静电平衡静电平衡的条件，笼体是一个等位体，内部的条件，笼体是一个等位体，内部电势差为零，电场为零，电荷分布在接近放电势差为零，电场为零，电荷分布在接近放电杆的外表面上。表演时先请几位观众进入电杆的外表面上。表演时先请几位

18、观众进入笼体后关闭笼门，操作员接通电源，用放电笼体后关闭笼门，操作员接通电源，用放电杆进行放电演示。这时即使笼内人员将手贴杆进行放电演示。这时即使笼内人员将手贴在笼壁上，使放电杆向手指放电，笼内人员在笼壁上，使放电杆向手指放电，笼内人员不仅不会触电，而且还可以体验电子风的清不仅不会触电，而且还可以体验电子风的清凉感觉。这是因为人体触电的原因是身体的凉感觉。这是因为人体触电的原因是身体的不同部位存在电位差，强电流通过身体，此不同部位存在电位差，强电流通过身体，此时手指虽然接近放电火花，但放电电流是通时手指虽然接近放电火花，但放电电流是通过过 手指前方的金属网传入大地，身体并不存手指前方的金属网传

19、入大地，身体并不存在电位差，没有电流通过，所以没有触电的在电位差，没有电流通过，所以没有触电的感觉感觉 1 1为了防止静电的危害，应尽快把产生为了防止静电的危害，应尽快把产生的静电导走，下面措施中不是防止静电的静电导走，下面措施中不是防止静电危害的是（危害的是（ ）A A油油 灌车后面装一条拖地的铁链灌车后面装一条拖地的铁链 B B电工钳柄上套有绝缘的胶套电工钳柄上套有绝缘的胶套C C飞机轮胎上装搭地线飞机轮胎上装搭地线 D D印刷车间中保持适当的湿度印刷车间中保持适当的湿度B2遭遇雷雨天气，应谨防雷电。下面哪遭遇雷雨天气，应谨防雷电。下面哪些做法是正确的（些做法是正确的（ ）A.外出时，可以在孤立的高大建筑物和大外出时，可以在孤立的高大建筑物和大树下避雨树下避雨